Robert
Deyes[1]
Les
proteïnes es pleguen mentre s'ensorra el darwinisme
Una ressenya de The Case Against A Darwinian Origin Of
Protein folds
[L'argument contra un origen darwinista del plegat de les
proteïnes], per
Douglas Axe, Bio-Complexity, Número 1, pp. 1-12
Les proteïnes
adopten una estructura d'ordre superior (per exemple: hèlixs
alfa i làmines beta) que defineixen els seus dominis funcionals.
Fa anys,
Michael Denton i Craig Marshall van examinar aquest ordre estructural
superior
en les proteïnes i van proposar que els patrons de plegat de les
proteïnes es
poden classificar en un nombre finit de famílies
específiques, la construcció
de les quals pot resultar limitada per una sèrie de lleis
naturals subjacents
(1) . En la seva última crítica, el biòleg
molecular Douglas Axe, del Biologic
Institute, ha plantejat la qüestió sempre pertinent de si
l'evolució darwinista
és una explicació adequada de l'origen de l'estructura
dels plecs de les
estructures de les proteïnes, donat el gran espai de cerca de
possibles
combinacions de seqüències de proteïnes que hi ha per
proteïnes d'una longitud
moderada, per exemple d'una longitud d'uns 300 aminoàcids. Per
començar, Axe
introdueix als seus lectors el problema del mostreig. És a dir,
donat el nombre
màxim postulat de diferents esdeveniments físics que
podrien haver passat des
del començament de l'univers (10150), no podem
suposar que
l'evolució ha tingut temps suficient per trobar les 10390
possibles
combinacions d'aminoàcids d'una proteïna de 300
aminoàcids de longitud.
El crit de guerra
que se sent sovint en resposta a aquest argument
aparentment irrefutable és que, tot i que els recursos
probabilístics no
permetrien que una recerca cega ensopegués amb cap
seqüència proteica
determinada, la probabilitat de trobar una funció proteica
determinada podria
ser considerablement més gran. Com a resposta a aquest
fàcil negació de la
realitat, trobem que les proteïnes han de complir uns requisits
molt rigorosos
de seqüència si es vol aconseguir una funció
determinada. I la mida és
important. Per exemple, trobem que els enzims són grans en
comparació amb els
seus substrats. Els estructuralistes de les proteïnes afirmen de
manera
demostrable que la mida és crucial per assegurar l'estabilitat
de
l'arquitectura de les proteïnes.
Axe ha elevat el
nivell de la discussió en observar que molt sovint les
funcions catalítiques dels enzims depenen de més que
només els seus llocs
nuclears actius. De fet, els enzims gairebé sempre contenen
regions que
preparen, canalitzen i orienten els seus substrats, i contenen
també una
multiplicitat de cofactors, tot en disposició per a la
catàlisi. La
carbamoil-fosfat sintetasa (CPS) i la sintetasa de translocació
de protons
(PTS) es destaquen com a favorits entre els biòlegs moleculars
en exposar com els
complexos enzimàtics poden coordinar aquests processos de forma
simultània. En
general, cada un d'aquests complexos conté entre 1400 i 2000
residus
d'aminoàcids distribuïts entre diverses proteïnes,
tots ells necessaris per a
l'activitat.
Axe empra una
lògica matemàtica relativament directa per avaluar la
versemblança de trobar noves funcions proteíniques a
través d'una cerca
darwinista. Usant bacteris com el seu sistema patró
(seleccionats per la seva
grandària de població relativament gran) ell demostra com
un cultiu de 1010
bacteris passant per 104 generacions per any al llarg de
més de cinc
mil milions d'anys podria produir un màxim de 5 × 1023
genotips
nous. Aquest número representa el «límit
superior» sobre el nombre de noves
seqüències de proteïnes, pel fet que moltes de les
diferències en el genotip no
generarien «proteïnes específicament noves».
Teòricament, estenent això més, es
podrien aconseguir noves funcions proteíniques que necessitin
una seqüència de
300 aminoàcids (20300 possibles
seqüències) en 10366
diferents maneres (20300 / 5 × 1023).
En darrer terme,
trobem que les proteïnes no toleren aquest extraordinari
nivell d’«indiferència seqüencial». Experiments
d'alt perfil de mutagènesi de
betalactamases i de ribonucleases bacterianes han demostrat que la
funcionalitat queda decisivament eradicada quan se substitueix un mer
10% dels
aminoàcids en regions conservadores d'aquestes proteïnes.
Un desglossament més
detallat de les dades d'un domini de betalactamases i de l'enzim
corismat-mutasa ha reforçat encara més la posició
que molt poques seqüències
proteiques poden realitzar una funció desitjada; tant poques, en
realitat, que
són «massa infreqüents per poder-les trobar per
mostreig aleatori ».
Però
l’aclaparadora avaluació de Axe no acaba aquí. Considera
ell, a més,
la possibilitat que funcions proteíniques dispars poguessin
compartir
identitats aminoàcides semblants i que per això mateix es
pogués aconseguir el
salt entre funcions en l'espai de seqüències de forma
realista mitjançant
cerques aleatòries. Els estudis d'alineaments de
seqüències entre diferents
dominis de proteïnes no donen suport a aquest tipus de sortida al
problema del
mostreig. Si bé s'ha proclamat en la literatura revisada per
parells la
identificació d'un commutador de conformació
constituït per un sol aminoàcid
com un convincent exemple de com poden ocórrer canvis en el
plegat amb uns
ajusts mínims de la seqüència, el que trobem
és que les variants
conformacionals resultants són inestables a temperatures
fisiològiques. A més,
aquest tipus de canvi només s'ha aconseguit in vitro i
molt probablement
no compleix amb les rigoroses exigències de funcionalitat que
regeixen en un
veritable context biològic. I també trobem que hi ha unes
altres 21
substitucions aminoàcids que han d'estar al seu lloc abans que
s'observi el
canvi de conformació.
Axe conclou la seva
enciclopèdica refutació d'una evolució de les
proteïnes
denunciant les deficiències dels models d'acoblament modular que
pretenen
explicar l'origen de nous plecs en les proteïnes. La naturalesa
summament
cooperativa dels plecs estructurals en qualsevol proteïna
determinada significa
que les estructures estables tendeixen a formar-se tot de cop al nivell
del
domini (estructura terciària), en lloc d'en el nivell del plec
(estructura
secundària) de la proteïna. El context ho és tot. De
fet, els experiments han
donat suport a l’asserció que les interfícies
d'unió entre diferents formes
d'estructura secundària són dependents de la
seqüència (és a dir: no són
genèriques). Com a conseqüència, la molt esperada
«portabilitat modular dels
plecs» entre proteïnes és summament improbable.
Les
metàfores ho són tot en l'argumentació
científica. I la narració d'Axe
d'una recerca aleatòria de pedres precioses dispersades per un
immens desert disposat
en múltiples nivells li serveix molt bé per
il·lustrar les improbabilitats
d’una recerca darwinista de plecs nous. La pròpia
experiència de Axe ha
demostrat que la reticència de molts a acceptar el seu argument
probabilista no
deriva del fet que el que ell ha de dir procedeixi d'algun punt de
partida no
científic, sinó d'uns profunds prejudicis contra la
conclusió que segueix de
natural. En lloc d'un castell de cartes que s'ensorra a causa d'un
inestable
fonament, l'argument en contra de l'explicació darwinista
és un edifici
construït sobre un ferm substrat d'autenticitat científica.
I això fins al punt
que serà millor que prenguin bona nota d'això els
crítics dels que, com Axe,
han desenvolupat un argument rigorós contra la tesi de l'origen
i desenvolupament
de la vida per atzar.
Llegiu l'article de Axe a: http://bio-complexity.org/ojs/index.php/main/article/view/BIO-C.2010.1
Lectura addicional
1.
Michael Denton, Craig
Marshall (2001), Laws of form revisited, Nature Volum 410, p.
417.
*
Robert Deyes és
biòleg molecular, y ha treballat en recerca en biologia
cel·lular i genètica
molecular a centres com la Universitat de Portsmouth, Regne Unit; la
Universitat d'Atenes, Grècia; l'Institut Duncan Guthrie de
Genètica Mèdica de
la Universitat de Glasgow, Escòcia; el Departament de
Farmacologia de la Universitat
Lous Pasteur, a Illkirch, França. És autor de set
articles científics a
diverses revistes com Cell Notes i Neural
Notes, entre d'altres. Ha
participat com a representant científic a la Conferència
sobre Seqüenciació i
Anàlisi del Genoma (2002, 2003 y 2004), al XIX Simposi sobre
Identificació
Humana (2008) y a la Conferència de la Societat de
Bioquímica de Méxic sobre
Transducció de Senyals (2009). Actualment viu a Wisconsin, EE.
UU.
Per
l'original en
anglès, pot accedir a Proteins
Fold as Darwin Crumbles
